JP2003264167A - 液処理方法及びその装置 - Google Patents

液処理方法及びその装置

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JP2003264167A
JP2003264167A JP2003015612A JP2003015612A JP2003264167A JP 2003264167 A JP2003264167 A JP 2003264167A JP 2003015612 A JP2003015612 A JP 2003015612A JP 2003015612 A JP2003015612 A JP 2003015612A JP 2003264167 A JP2003264167 A JP 2003264167A
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liquid
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Inventor
Miyako Yamasaka
都 山坂
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
東京エレクトロン株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗浄処理された後の被処理体の表面に残存す
るウォータマークを除去し、パーティクルの発生を低減
すること。 【解決手段】 スピンチャック10にて保持される半導
体ウエハWを回転させながら半導体ウエハWの表面に純
水を供給して洗浄した後、半導体ウエハWを回転させな
がら半導体ウエハWの中心から外周に向かってN2ガス
を供給して乾燥することにより、半導体ウエハW表面に
残存するウォータマークを除去する。また、N2ガスの
供給を被処理体の外周端面より手前の位置で停止するこ
とにより、パーティクルの巻き上げによる発生を低減す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば半導体ウ
エハ等の被洗浄体を回転しながら薬液処理、洗浄処理及
び乾燥処理を行う液処理方法及びその装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体デバイスの製造工程にお
いては、例えば半導体ウエハ(以下にウエハという)や
液晶ディスプレイ(LCD)基板等の被処理体の表面に
付着したパーティクルや大気との接触により形成された
自然酸化膜を除去するために洗浄処理が行われる。被処
理体を洗浄する方法の1つとして、一般にスピン型の装
置を用いた枚葉式の洗浄方法が知られている。
【0003】上記スピン型の洗浄方法では、被処理体を
回転保持手段であるスピンチャックに保持して回転させ
ながら被処理体の表面に例えばフッ酸溶液等の薬液を供
給し、次いで洗浄水例えば純水を供給した後、スピン乾
燥させるようにしている。そして、被処理体を乾燥させ
る工程では、スピンにより純水を吹き飛ばすことに加え
て不活性ガス例えば窒素(N2)ガスを被処理体の表面
に吹き付けて乾燥を促進することも行われている(特開
平7−37855号公報参照)。この特開平7−378
55号公報に記載の技術は、被処理体であるウエハを洗
浄液で洗浄した後、ウエハを回転させてウエハ表面上の
洗浄液が充分減少した後、ウエハ表面の中心部にN2ガ
スを噴射して乾燥を行う技術である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、被処理体の
乾燥性能の指標として、通常ウォータマークと称される
乾燥不良による“水跡”がどれだけ発生しているかとい
うことが挙げられるが、従来の洗浄方法では、ウォータ
マークの発生が避けられなかった。図14に示すよう
に、被処理体例えばウエハW表面をフッ酸で処理する場
合、まず、図14(a)に示すように、ウエハWをスピ
ンチャック1にて保持して回転させながらノズル2から
フッ酸溶液AをウエハW表面に供給し、次いで図14
(b)に示すように、ノズル3から純水Bを供給して表
面をリンスし、遠心力により純水Bを弾き飛ばす。この
ときの純水Bの一部が図14(c)に示すように、ウエ
ハW表面に残存し、図14(d)に示すように、ウォー
タマーク4として残る。
【0005】このように、ウォータマーク4が発生する
要因としては、水が乾燥して行くと最後には球状にな
り、これが表面張力でウエハW表面上に残り、水と空気
中の酸素とウエハW表面のシリコンとが反応してH2S
iO3が生成され、この反応生成物が析出して、あるい
は純水中に含まれる極く微量のシリカ(SiO2)が析
出してウォターマークになる。
【0006】特に、フッ酸処理の場合には、ウエハW表
面のSiO2が除去されてSiが露出するので、反応が
起こり易い。また、図15(a)及び(b)に示すよう
に、ウエハW表面がポリシリコン等の疎水性膜で凹部5
がある場合には、水が球状になって残り易く、水が飛び
にくくなり、ウォータマークとして一層残り易くなる。
【0007】また、乾燥工程時に、N2ガスをウエハW
の中心に供給すなわち噴射する方法においては、N2ガ
スによって水の残存を少なくすることができるが、上述
したようにウエハW表面がポリシリコン等の疎水性膜で
凹部5があるため、ウォータマークを完全に除去するに
は至っていないのが現状である。
【0008】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、被処理体の表面を薬液処理し、次いで洗浄した後、
乾燥してパーティクル汚染を低減できるようにした液処
理方法及びその装置を提供することを目的とするもので
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、回転保持手段にて保持され
る被処理体を回転させながら被処理体の表面に洗浄液を
供給して洗浄する工程と、 上記被処理体の回転中に、
不活性ガス供給手段を被処理体の中心から外周に向かっ
てスキャン移動させながら不活性ガス供給手段から被処
理体の表面に不活性ガスを供給して乾燥する工程と、を
具備し、 上記不活性ガス供給手段のスキャン移動を被
処理体の外周端面部より手前の位置で停止することを特
徴とする。
【0010】また、請求項7記載の発明は、被処理体を
保持する回転可能な回転保持手段と、 上記被処理体の
表面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、 上記被処
理体の表面に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段
と、 上記不活性ガス供給手段を上記被処理体の中心か
ら外周に向かってスキャン移動する移動機構と、 上記
回転保持手段の回転と、不活性ガス供給手段のスキャン
移動とを制御する制御手段と、 上記被処理体に供給す
る不活性ガスの温度を冷却する冷却手段とを具備するこ
とを特徴とする。
【0011】この発明において、上記不活性ガスを供給
する場合、好ましくは、上記被処理体の回転を加速させ
ながら不活性ガス供給手段をスキャン移動させ、不活性
ガス供給手段から上記被処理体の表面に不活性ガスを供
給する方がよい(請求項2)。この際、請求項2記載の
液処理方法の場合は、上記被処理体の回転速度と、不活
性ガス供給手段のスキャン移動の開始及び終了の時間的
関係は、乾燥効率を著しく低下させない限り任意でよい
が、好ましくは、上記被処理体の回転加速の開始と不活
性ガス供給手段のスキャン移動の開始とを実質的に同時
とし、上記不活性ガス供給手段のスキャン移動中に上記
被処理体の回転加速を終了させるようにする方がよい
(請求項3)。また、上記被処理体の回転加速の開始と
不活性ガス供給手段のスキャン移動の開始とを実質的に
同時とし、上記被処理体の回転加速を終了させた後、被
処理体を一定速度で回転させているときに不活性ガス供
給手段のスキャン移動を終了させる方が好ましい(請求
項4)。
【0012】また、上記不活性ガスを供給する場合は、
不活性ガス供給手段のガス吹出口を被処理体の表面に対
して傾け、不活性ガス供給手段がスキャン移動しようと
する方向に不活性ガスを供給しながら不活性ガス供給手
段をスキャン移動させてもよい(請求項5又は請求項
8)。この場合、上記不活性ガス供給手段を、上記被処
理体の中心近傍で垂直状態から徐々に傾斜移動させ、所
定角度になった後にスキャン移動させる方が好ましい
(請求項6又は請求項9)。
【0013】請求項1記載の発明によれば、被処理体を
回転させながら被処理体の表面に洗浄液を供給して薬液
を除去し、その後、被処理体を回転させながら被処理体
の中心から外周に向かって不活性ガスを供給して、被処
理体の表面に残存する洗浄液を積極的に除去して乾燥を
行うことができると共に、被処理体の外周端面部より手
前の位置で停止することにより、被処理体の周囲にむや
みに不活性ガスを吹き付けることがなく、パーティクル
を巻き上げる虞れを解消できる。
【0014】また、請求項7記載の発明によれば、被処
理体を回転させながら被処理体の表面に洗浄液を供給し
て薬液を除去し、その後、被処理体を回転させながら被
処理体の表面の中心から外周に向かって冷却された不活
性ガスを供給して、被処理体の表面に残存する洗浄液を
除去するので、ウォータマークの要因となる化学反応の
速度を遅くすることができ、確実にウォータマークの発
生を低減することができる。
【0015】また、被処理体の回転を加速させながら不
活性ガス供給手段をスキャン移動させ、不活性ガス供給
手段から被処理体の表面に不活性ガスを供給すること
で、乾燥時間を短縮することができると共に、乾燥効率
を向上させることができる(請求項2,3,4)。
【0016】また、不活性ガス供給手段のガス吹出口を
被処理体の表面に対して傾け、不活性ガス供給手段がス
キャン移動しようとする方向に不活性ガスを供給しなが
ら不活性ガス供給手段をスキャン移動させることによ
り、傾斜した不活性ガス保持手段がより効果的に被処理
体表面の洗浄液を除去できるので、更にウォータマーク
の発生及びパーティクルの発生を低減することができる
(請求項5,8)。この場合、不活性ガス供給手段を、
被処理体の中心近傍で垂直状態から徐々に傾斜移動さ
せ、所定角度になった後にスキャン移動させることによ
り、不活性ガス供給手段の位置合わせを容易にすること
ができる(請求項6,9)。
【0017】
【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を
図面に基づいて詳細に説明する。この実施形態では、こ
の発明に係る液処理装置を半導体ウエハの洗浄処理装置
に適用した場合について説明する。
【0018】◎第一実施形態 図1は、この発明に係る液処理装置の第一実施形態を適
用した上記洗浄装置の要部を示す断面図、図2はその概
略平面図である。この洗浄装置は、被処理体であるウエ
ハWを保持して水平面上を回転する回転保持手段例えば
スピンチャック10と、このスピンチャック10及びウ
エハWの外周及び下方を包囲するカップ20と、ウエハ
Wの表面に薬液例えばフッ酸溶液を供給する薬液供給手
段である薬液供給ノズル31と、ウエハWの表面に洗浄
液例えば純水を供給する洗浄液供給手段である純水供給
ノズル32と、ウエハWの表面に不活性ガス例えば窒素
(N2)ガスを供給する不活性ガス供給手段であるN2ガ
ス供給ノズル33、及びこのN2ガス供給ノズル33を
ウエハWの中心から外周に向かって移動する移動機構3
4を具備している。また、洗浄装置には、上記薬液供給
ノズル31,純水供給ノズル32,N2ガス供給ノズル
33からの薬液(フッ酸溶液),純水及びN2ガスの供
給を制御する制御部40が具備されている(図3参
照)。
【0019】上記スピンチャック10は、モータ11に
より垂直軸の回りを回転する回転軸12の上部に装着さ
れる載置板13と、この載置板13の周縁部に周設さ
れ、ウエハWが載置板13から浮いた状態でウエハWの
周縁部を保持する固定式保持部14とで構成されてい
る。この場合、固定式保持部14は、図2に示すよう
に、図示しない搬送手段との間でウエハWの受け渡しが
可能なように周方向の一部が切り欠れている。また、ウ
エハWを保持するには、上記固定式保持部14以外にも
揺動式保持部15、あるいはこれらの併用であってもよ
い。
【0020】上記固定式保持部14と揺動式保持部15
とを併用した場合のスピンチャック10の拡大図を図4
及び図5に示す。載置板13の周縁部の複数箇所(図4
では3箇所の場合を示す)に設けられた固定式保持部1
4を挟むように、その両側に揺動式保持部15が設けら
れている。揺動式保持部15は、図5に示すように、水
平支軸15dを支点にして揺動可能に形成されており、
かつ水平支軸15dより下部の下端部15aは、水平支
軸15dより上部の上端部15bよりも長くなるように
形成されている。更に上端部15bにはウエハWと接触
してこれを保持する当接部15cが設けられている。こ
のように構成される揺動式保持部15において、スピン
チャック10が回転することにより、下端部15aは遠
心力の作用によって外方へ傾き、水平支軸15dを支点
として上端部15bはウエハの中心方向へ傾く。したが
って、当接部15cがウエハWを押さえ付けるようにし
て保持することができる。
【0021】上記カップ20は、内カップ21と外カッ
プ22よりなる二重カップ構造に構成されており、昇降
手段23により昇降可能に構成されている。この場合、
内カップ21及び外カップ22は、ウエハWが回転する
際に飛び散った液を受け止めて排出するものであり、外
カップ22の受口22aは内カップ21の受口21aの
上方に位置するように形成されている。
【0022】また、内カップ21及び外カップ22は、
下部側にて共通の排気路24によりカップ内雰囲気が排
気されるように構成されると共に、内カップ21及び外
カップ22の底部には、それぞれドレン管25,26が
設けられている。更に、内カップ21の内側すなわちス
ピンチャック10の下方領域を包囲するように受けカッ
プ27が設けられており、この受けカップ27の内部に
溜った液は、上記ドレン管25を介して排出されるよう
になっている。このようにカップ20を内、外の二重構
造にすることにより、薬液(フッ酸溶液)と洗浄液(純
水)とを別々に排出し回収することができる。
【0023】上記薬液供給ノズル31及び純水供給ノズ
ル32は、それぞれ上記カップ20の外側に鉛直に設け
られた回転軸35,36の上部から水平に延在する支持
部材37,38により固定されている。そして、回転軸
35,36は、それぞれ回転機構41,42により垂直
軸回りに回転し、ノズル31,32を、先端部がウエハ
Wの中心部付近に対向する供給位置と、外カップ22よ
りも外側の待機位置との間で回動させるように構成され
ている。
【0024】また、上記薬液供給ノズル31及び純水供
給ノズル32は、図3に示すように、それぞれバルブ4
3,44を介して薬液供給源であるフッ酸溶液供給源4
6、純水供給源47に接続されており、図示しないポン
プ等の供給手段によって薬液供給ノズル31、純水供給
ノズル32に薬液であるフッ酸溶液あるいは純水を供給
して、ウエハWに供給し得るように構成されている。
【0025】一方、上記N2ガス供給ノズル33は、上
記カップ20の外側に配設された移動機構34によって
ウエハWの中心部付近の供給始動位置と外カップ22の
外側の待機位置との間を往復移動可能に構成され、ウエ
ハWの中心から外周に向かって移動し得るように構成さ
れている。この場合、移動機構34は、水平状態に配置
されるエアーシリンダ34aにて構成されており、この
エアーシリンダ34aのピストンロッド34bに装着さ
れた取付部材34cから水平に延在する支持部材34d
に上記N2ガス供給ノズル33が固定されている。な
お、移動機構34は必しもシリンダである必要はなく、
例えばベルト駆動あるいはボールねじ等の直線駆動機構
であってもよく、あるいは、上記薬液供給ノズル31及
び純水供給ノズル32の移動機構のような回転駆動機構
を用いてもよい。
【0026】また、上記N2ガス供給ノズル33は、図
3に示すように、バルブ45を介してN2ガス供給源4
8に接続されており、図示しないコンプレッサ等の供給
手段によってN2ガスがN2ガス供給ノズル33に供給さ
れ、ウエハWに向かって供給(噴射)されるように構成
されている。この場合、図示しない、N2ガスの冷却手
段を、N2ガス供給源48とN2ガス供給ノズル33との
間に設けて、噴射されるN2ガスの温度を例えば2℃〜
10℃の低い温度になるようにしてもよい。このように
N2ガスの温度を冷却することにより、ウエハWの表面
のSiと、空気中の酸素、及び水とからウォータマーク
の要因となるH2SiO3を生成する化学反応の速度を遅
くすることができるので、更に確実にウォータマークの
発生を低減することができる。
【0027】上記薬液供給ノズル31、純水供給ノズル
32及びN2ガス供給ノズル33からの薬液(フッ酸溶
液),純水及びN2ガスの供給を制御する制御部40
は、予めメモリ部に記憶されたプログラムに従って各ノ
ズル31,32,33の回転機構41,42及び移動機
構34を制御すると共に、バルブ43,44,45を制
御し得るように構成されている。
【0028】次に、上記洗浄装置を用いて行われる洗浄
方法について説明する。まず、ウエハWがスピンチャッ
ク10の載置板13上に載置されて保持される。次いで
モータ11の駆動によりスピンチャック10が例えば3
00rpmの回転数で回転すると共に、薬液供給ノズル
31が待機位置から供給位置すなわち先端部がウエハW
の中心部と対向する位置間で回転し、バルブ43が開放
して図6(a)に示すように、薬液供給ノズル31から
例えば0.5%のフッ酸溶液Aが例えば1000ミリリ
ットル/分の流量でウエハW表面の中心部付近に1分間
供給され、ウエハW表面の自然酸化膜が除去される。こ
のとき、カップ20は、内カップ21の受口21aがウ
エハWの周縁部と対向する位置となるように上昇し、図
示しない排気手段により排気路24内が排気されること
により、ウエハW表面から飛散されたフッ酸溶液は、受
口21aより内カップ21内に吸引されて、ドレン管2
5を介して回収される。
【0029】上記のようにしてウエハW表面の自然酸化
膜が除去された後、薬液供給ノズル31は待機位置に後
退する。この薬液供給ノズル31の後退と同時に、純水
供給ノズル32が待機位置から供給位置すなわちウエハ
Wの中心部と対向する位置間で回転し、バルブ44が開
放して図6(b)に示すように、純水供給ノズル32か
らウエハW表面の中心部付近に純水Bが例えば1000
ミリリットル/分の流量で1分間供給され、ウエハW表
面がリンスされる。このとき、カップ20は昇降手段2
3により下降して外カップ22の受口22aがウエハW
の周縁部と対向する位置におかれ、ウエハW表面から飛
散された純水が受口22aより外カップ22内に吸引さ
れ、ドレン管26を介して排出される。
【0030】上記のようにしてウエハW表面に残存する
フッ酸溶液を純水で置換して除去した後、純水供給ノズ
ル32は待機位置に後退する。この純水供給ノズル32
の後退と同時に、移動機構34が駆動してN2ガス供給
ノズル33をウエハW表面の中心部付近に移動すると共
に、ウエハW表面の中心部から外周に向かって移動す
る。このとき、バルブ45を開放してN2ガスを例えば
240リットル/分の流量で例えば5秒間供給(噴射)
すると共に、N2ガス供給ノズル33を例えば20mm
/secの速度でウエハW表面の中央部から外周に向か
って移動する(図6(c)参照)。またこのとき、ウエ
ハWの回転数は例えば最高3000rpmに回転され
る。これにより、ウエハW表面上の純水は球状になるこ
とができずにN2ガスによってウエハWの外周方向に押
し出されて、図6(d)に示すように、ウエハW表面上
の純水は除去され、乾燥処理が行われる。この場合、N
2ガス供給ノズル33を停止する時は、ウエハWの外周
端面部より手前の位置(例えば外周端面部より10mm
〜20mm手前の位置)で停止する方が好ましい。ウエ
ハWの外周端面部近傍まで移動すると、ウエハWの周囲
にむやみにガスを吹き付けることになり、パーティクル
を巻き上げる虞れがあるからである。こうして、N2ガ
ス供給ノズル33を停止位置で停止して、しばらくして
からウエハWの回転速度の減速を開始すると共に、N2
ガス供給ノズル33の後退を開始する。このような一連
の処理は制御部40のメモリに予め入力し、記憶させた
プログラムに基づいて行われる。
【0031】次に、上記洗浄方法における処理時間に対
するウエハWの回転速度と、ウエハWに対するN2ガス
供給ノズル33の位置と、N2ガスの噴射量との関係
を、図7に示すタイミングチャートを参照して説明す
る。まず、処理開始0からt1までにウエハWの回転数
を、静止状態から300rpmまで加速した後、t2ま
で定速回転にする。このt1からt2までの間に薬液処
理と洗浄処理を行い、純水供給ノズル32の後退と同時
にN2ガス供給ノズル33をウエハWの中心に移動させ
る。t2でウエハWの回転速度の加速を開始すると共
に、N2ガス供給ノズル33の移動を開始する。また、
ガス噴射量がt2で適当な値例えば50リットル/分に
達するように、その直前からN2ガスの供給を開始す
る。更にウエハWの回転数が3000rpmに達したt
3において加速をやめ、3000rpmを維持するよう
に定速回転にする。この時N2ガス供給ノズル33は移
動途中だが、上記の停止位置に到達するt4で移動を停
止し、またN2ガスの供給も停止する。その後、t5に
おいて、ウエハWの回転速度を減速させると共に、N2
ガス供給ノズル33を後退させる。
【0032】この発明に係る液処理方法は、必ずしも上
記洗浄方法のプログラムに基づくものではなく、別の洗
浄方法のプログラムに基づいて行うこともできる。例え
ば図8に示すタイミングチャートに示すプログラムに基
づいて行うことができる。すなわち、処理開始0からt
1までにウエハWの回転数を、静止状態から300rp
mまで加速した後、定速回転にする。その後、時刻t2
までに薬液処理と洗浄処理を終了させ、t2でN2ガス
供給ノズル33の移動を開始すると共に、適当な値例え
ば240リットル/分という上記50リットル/分より
もかなり大きな噴射量でN2ガス供給ノズル33からN2
ガスを噴射させる。そしてt4でN2ガス供給ノズル3
3が停止位置に達し、N2ガスの供給を停止する。ま
た、ウエハWの回転速度を減速し始める。その後、ウエ
ハWの回転が停止してから、t5において、N2ガス供
給ノズル33を基の位置へ後退させ始める。
【0033】上述したように、低速回転のウエハWに大
流量のN2ガスを吹き付けると、ウォータマークを生じ
ることなく、表面に深い凹凸部をもつウエハWをより確
実にに乾燥することができる。
【0034】上記二つの例のようにして、洗浄処理後に
ウエハWを回転させながらウエハW表面の中心から外周
に向かってN2ガスを供給することにより、水、空気中
の酸素及びシリコンの反応物の析出や水に含まれるシリ
カの析出等によるウォータマークの発生を防止すること
ができ、パーティクルの発生を低減することができると
共に、歩留まりの向上を図ることができる。
【0035】◎第二実施形態 次に、この発明に係る液処理装置の第二実施形態につい
て、図9に示す工程図に基づいて説明する。
【0036】第二実施形態は、上述したN2ガス供給ノ
ズル33の下方側を、ウエハWに対して垂直な方向から
N2ガス供給ノズル33の移動方向に、適当な傾斜角度
α例えば約15°だけ傾斜させるように形成した場合で
ある。なお、傾斜角度αは5°ないし45°の範囲とす
ることが好ましい。
【0037】この場合、スピンチャック10を回転させ
ながら、N2ガス供給ノズル33を、ウエハWの中心近
傍で垂直状態から徐々に傾斜移動させ、角度がαになっ
た時点で傾斜移動を停止させる(図9(a)参照)。そ
の後、適当な速度でN2ガス供給ノズル33をウエハW
の外方部へ移動させ(図9(b)参照)、ウエハWの外
周端面部の手前(例えば外周端面部より約10〜20m
m手前の位置)に到達した時点でN2ガス供給ノズル3
3の移動を停止させる(図9(c)参照)。なおこの場
合、N2ガス供給ノズル33のスキャン移動速度は20
±5mm/秒とすることが好ましい。また、N2ガス供
給ノズル33の先端の噴出口からウエハWの表面までの
距離は10〜20mmの範囲とすることが好ましい。更
に、N2ガス供給ノズル33の先端の噴出口の口径は4
〜16mmの範囲とすることが好ましい。
【0038】また、N2ガス供給ノズル33は、初めか
ら角度αだけ傾斜した状態であってもよい。その場合
は、初期に噴射されるN2ガスがウエハWの中心部を吹
き付けるように位置合わせをする必要がある。
【0039】なお、第二実施形態のその他の部分は上記
第一実施形態と同様なので、同一部分には同一符号を付
してその説明を省略する。
【0040】このように構成することにより、より効果
的にウエハW上の洗浄液を除去することができるので、
更に確実にウォータマークの発生を低減することができ
る。
【0041】◎第三実施形態 次に、この発明の第三実施形態について、図10に示す
工程図に基づいて説明する。
【0042】第三実施形態は、乾燥効率の向上と不活性
ガスの消費量の低減を図れるようにした場合である。す
なわち、まず、上記第一及び第二実施形態と同様に、ウ
エハWを所定回転数例えば300rpmにして薬液供給
ノズル31から薬液例えばフッ酸溶液Aを供給してウエ
ハW表面の自然酸化膜を除去する(図10(a)参
照)。次に、純水供給ノズル32からウエハW表面に純
水Bを供給してウエハW表面をリンスする(図10
(b)参照)。
【0043】上記のようにしてウエハW表面に残存する
フッ酸溶液を純水で置換して除去した後、純水供給ノズ
ル32は待機位置に後退する。次に、ウエハWを高速回
転(例えば3000rpm)して、ウエハW表面に付着
する純水を遠心力の作用によって振り切る(図10
(c)参照)。
【0044】次に、N2ガス供給ノズル33をウエハW
表面の中央部から外周に向かって移動しながらN2ガス
を供給(噴射)して(図10(d)参照)、ウエハW表
面上の純水を除去(乾燥)する(図10(e)参照)。
【0045】上記のように、純水による洗浄処理後にウ
エハWを高速回転してウエハW表面上の純水を振り切る
ことにより、ウエハW表面上に付着する純水の量を少な
くすることができる。したがって、以後のN2ガスの噴
射による乾燥効率の向上が図れると共に、N2ガスの消
費量の低減が図れる。
【0046】なお、上記説明では、N2ガス供給ノズル
33を垂直状態のまま移動させたが、勿論第二実施形態
と同様にN2ガス供給ノズル33を傾斜させてもよい。
【0047】上記第一ないし第三実施形態のように構成
される洗浄装置は単独で使用される他、以下に示すよう
な半導体ウエハの洗浄処理システムに組み込まれて使用
される。上記半導体ウエハの洗浄処理システムは、図1
1に示すように、被処理体であるウエハWを複数枚例え
ば25枚収納したカセットCが外部から搬送されて載置
されるウエハWの搬出入ポート50と、水平(X,Y)
方向、回転(θ)方向に移動自在な受け渡しアーム51
と、Y,θ及びZ(高さ)方向に移動自在なメインアー
ム52とを具備している。また、この洗浄処理システム
には、メインアーム52の搬送路53に沿う一側側に
は、裏面洗浄部54、洗浄乾燥部55及びAPM処理部
56が配設され、搬送路53に沿う他側側には、HPM
処理部57及びこの発明に係る液処理装置であるフッ酸
処理部58が配設されている。
【0048】上記のように構成される洗浄処理システム
において、その処理手順を図12に示すフローチャート
に基づいて説明する。まず、処理対象であるウエハW表
面の薄膜の性質に応じて適当なプログラムを制御部40
のメモリに予め入力し、記憶させる(S1)。搬出入ポ
ート50に搬入されたカセットC内のウエハWは、受け
渡しアーム51を介してメインアーム52に受け渡さ
れ、各処理部に順次搬送される。すなわち、ウエハW
は、まず裏面洗浄部54にてウエハWの裏面が洗浄液例
えば純水で洗浄され(S2)、次いでAPM処理部56
にてAPM溶液(アンモニア,過酸化水素水及び純水の
混合溶液)によりパーティクルの除去が行われる。AP
M処理されたウエハWは、続いてHPM処理部57でH
PM溶液(塩酸,過酸化水素水及び純水の混合溶液)に
より金属汚染の清浄が行われる(S3)。更に、メイン
アーム52によってウエハWをフッ酸処理部58に搬入
し(S4)た後、スピンチャック10を例えば300r
pmの回転速度で回転させる(S5)。この後、上述し
たように、フッ酸溶液により自然酸化膜の除去が行われ
る(S6)と共に、純水の供給によりウエハW表面に残
存するフッ酸溶液を純水で置換してフッ酸溶液を除去し
(S7)た後、ウエハWを300rpmで回転させたま
ま、ウエハWの表面の中心部から外周に向かってN2ガ
スを供給して、乾燥処理が行われる(S8)。そして、
ウエハWの回転を停止し(S9)、ウエハWをフッ酸処
理部58から搬出する(S10)。上記のように処理し
た後、最後に洗浄乾燥部55にて純水で最終洗浄され乾
燥される。また、上記処理手順のうち、この発明に係る
液処理方法の説明は、図8のプログラムに基づいて行っ
たが、図7に示したプログラムに基づいて行ってもよ
い。
【0049】なお、上記実施形態では、この発明に係る
液処理装置が半導体ウエハの洗浄装置に適用した場合に
ついて説明したが、必しも半導体ウエハの洗浄に限定さ
れるものではなく、例えばLCD基板の洗浄処理におい
ても適用できることは勿論である。また、被処理体の処
理される側の表面は、パターン化した薄膜例えばシリコ
ン酸化膜、シリコン窒化膜又はポリシリコン膜等が形成
されていてもよく、あるいは薄膜を形成していない化学
機械研磨(Chemical Mechanical
Polishing)された平滑面であってもよい。更
に、上記説明では薬液がフッ酸溶液である場合について
説明したが、フッ酸溶液以外の薬液を用いてもよく、ま
た、上記実施形態では不活性ガスがN2ガスである場合
について説明したが、N2ガスと、それ以外の不活性ガ
ス例えばAr、He、CO2及び空気の中から1又は2
種以上のガスを選んで用いることも可能である。
【0050】
【実施例】次に、この発明の実施形態の一例の実施例
と、不活性ガスを用いずに乾燥処理を行う比較例1及び
被処理体例えばウエハWの中心部に不活性ガスを供給し
て乾燥処理を行う比較例2とを比較して、ウエハW表面
に残存するウォーターマークの残存量を調べるための実
験を行った結果について説明する。
【0051】★実験条件 フッ酸溶液濃度 フッ酸溶液(50重量%):水=1:10 処理プロセス フッ酸処理した後、純水によりリンス処理し、その後、
スピン乾燥又はN2ガスの供給により乾燥処理を行う 評価対象試料 8インチウエハ;図15(a)の断面構造の0.8μm
のライン及びスペースパターン ウォータマーク測定方法 測定機:金属顕微鏡[オリンパス工学工業(株)製] 測定倍率:×200(接眼×10,対物×20) 実施例 ・N2ガス流量:240リットル/分 ・N2ガス供給ノズルのスキャン速度:20mm/se
c ・ウエハ回転数:最高3000rpm ・吐出時間:5秒 比較例1 ・ウエハ回転数:最高3000rpm 比較例2 ・N2ガス供給量:240リットル/分 ・ウエハ回転数:最高3000rpm。
【0052】上記実験条件の下で実験を行って、図13
に示すように、ウエハWの9ポイントの5mm平方のチ
ップにおけるウォータマークの個数を調べたところ、実
施例のものにおいては、図13(a)に示すように、各
ポイントにおけるウォータマークの個数は零であった。
これに対し、N2ガスを供給せずにウエハWの回転のみ
で乾燥を行った比較例1においては、図13(b)に示
すように、各ポイントにおけるウォータマークの個数が
多い箇所では3桁に達し、1ポイントの平均のウォータ
マークの個数は、94.1個/チップであった。また、
ウエハWの中心部にN2ガスを供給して乾燥する比較例
2においては、図13(c)に示すように、ウエハWの
中心側にウォータマークの残存が生じ、1ポイントの平
均のウォータマークの個数は、3.4個/チップであっ
た。
【0053】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、上記のように構成されているので、以下のような効
果が得られる。
【0054】1)請求項1記載の発明によれば、被処理
体を回転させながら被処理体の表面に洗浄液を供給して
薬液を除去し、その後、被処理体を回転させながら被処
理体の中心から外周に向かって不活性ガスを供給して、
被処理体の表面に残存する洗浄液を積極的に除去して乾
燥を行うことができるので、ウォータマークの発生を低
減することができる。また、被処理体の外周端面部より
手前の位置で停止することにより、被処理体の周囲にむ
やみに不活性ガスを吹き付けることがなく、パーティク
ルを巻き上げる虞れを解消できる。
【0055】2)請求項7記載の発明によれば、被処理
体を回転させながら被処理体の中心から外周に向かって
不活性ガスを供給して、被処理体の表面に残存する洗浄
液を積極的に除去して乾燥を行うことができるので、ウ
ォータマークの発生を低減することができる。また、冷
却された不活性ガスを供給して、被処理体の表面に残存
する洗浄液を除去するので、ウォータマークの要因とな
る化学反応の速度を遅くすることができる。したがっ
て、例えば純水中のシリカの析出や反応生成物の析出が
実質的に起こらなくなり、ウォータマークの発生及びパ
ーティクルの発生を低減することができると共に、歩留
まりの向上を図ることができる。
【0056】3)請求項2,3,4記載の発明によれ
ば、被処理体の回転を加速させながら不活性ガス供給手
段をスキャン移動させ、不活性ガス供給手段から被処理
体の表面に不活性ガスを供給することで、上記1),
2)に加えて更に、乾燥時間を短縮することができると
共に、乾燥効率を向上させることができる。
【0057】4)請求項5,8記載の発明によれば、不
活性ガス供給手段のガス吹出口を被処理体の表面に対し
て傾け、不活性ガス供給手段がスキャン移動しようとす
る方向に不活性ガスを供給しながら不活性ガス供給手段
をスキャン移動させることにより、傾斜した不活性ガス
保持手段がより効果的に被処理体表面の洗浄液を除去で
きるので、上記1),2)に加えて更に、ウォータマー
クの発生及びパーティクルの発生を低減することができ
る。
【0058】5)請求項6,9記載の発明によれば、不
活性ガス供給手段を、被処理体の中心近傍で垂直状態か
ら徐々に傾斜移動させ、所定角度になった後にスキャン
移動させるので、上記4)に加えて更に、不活性ガス供
給手段の位置合わせを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る液処理装置の第一実施形態を半
導体ウエハの洗浄装置に適用した場合の要部を示す断面
図である。
【図2】図1の概略平面図である。
【図3】この発明における薬液供給ノズル、洗浄液供給
ノズル及び不活性ガス供給ノズル及びその制御部を示す
概略構成図である。
【図4】図1の要部を拡大した平面図である。
【図5】図4の側面図である。
【図6】この発明の処理手順を示す工程図である。
【図7】この発明に係る液処理方法の一例において、処
理時間に対するウエハの回転数と、ウエハに対するN2
ガス供給ノズルの位置と、N2ガスの噴射速度との関係
を示すタイミングチャートである。
【図8】この発明に係る液処理方法のその他の例におい
て、処理時間に対するウエハの回転数と、ウエハに対す
るN2ガス供給ノズルと、N2ガス噴射速度との関係を示
すタイミングチャートである。
【図9】この発明の第二実施形態の処理手順を示す工程
図である。
【図10】この発明の第三実施形態の処理手順を示す工
程図である。
【図11】この発明に係る液処理装置を組み込んだ半導
体ウエハの洗浄処理システムを示す概略平面図である。
【図12】この発明に係る液処理装置を組み込んだ半導
体ウエハの洗浄処理システムの処理手順を示すフローチ
ャートである。
【図13】この発明の実施例と比較例について洗浄の評
価の結果を示す説明図である。
【図14】従来の洗浄方法を示す工程図である。
【図15】洗浄されるウエハの表面構造の例を示す拡大
断面図である。
【符号の説明】
A フッ酸溶液(薬液) B 純水(洗浄液) W 半導体ウエハ(被処理体) 10 スピンチャック(回転保持手段) 31 薬液供給ノズル(薬液供給手段) 32 純水供給ノズル(洗浄液供給手段) 33 N2ガス供給ノズル(不活性ガス供給手段) 34 移動機構 40 制御部

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転保持手段にて保持される被処理体を
    回転させながら被処理体の表面に洗浄液を供給して洗浄
    する工程と、 上記被処理体の回転中に、不活性ガス供給手段を被処理
    体の中心から外周に向かってスキャン移動させながら不
    活性ガス供給手段から被処理体の表面に不活性ガスを供
    給して乾燥する工程と、を具備し、 上記不活性ガス供給手段のスキャン移動を被処理体の外
    周端面部より手前の位置で停止することを特徴とする液
    処理方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の液処理方法において、 上記被処理体の回転を加速させながら不活性ガス供給手
    段をスキャン移動させ、不活性ガス供給手段から上記被
    処理体の表面に不活性ガスを供給することを特徴とする
    液処理方法。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の液処理方法において、 上記被処理体の回転加速の開始と不活性ガス供給手段の
    スキャン移動の開始とを実質的に同時とし、上記不活性
    ガス供給手段のスキャン移動中に上記被処理体の回転加
    速を終了させるようにしたことを特徴とする液処理方
    法。
  4. 【請求項4】 請求項2記載の液処理方法において、 上記被処理体の回転加速の開始と不活性ガス供給手段の
    スキャン移動の開始とを実質的に同時とし、上記被処理
    体の回転加速を終了させた後、被処理体を一定速度で回
    転させているときに不活性ガス供給手段のスキャン移動
    を終了させるようにしたことを特徴とする液処理方法。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載の液
    処理方法において、 不活性ガス供給手段のガス吹出口を被処理体の表面に対
    して傾け、不活性ガス供給手段がスキャン移動しようと
    する方向に不活性ガスを供給しながら不活性ガス供給手
    段をスキャン移動させることを特徴とする液処理方法。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の液処理方法において、 上記不活性ガス供給手段を、上記被処理体の中心近傍で
    垂直状態から徐々に傾斜移動させ、所定角度になった後
    にスキャン移動させることを特徴とする液処理方法。
  7. 【請求項7】 被処理体を保持する回転可能な回転保持
    手段と、 上記被処理体の表面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段
    と、 上記被処理体の表面に不活性ガスを供給する不活性ガス
    供給手段と、 上記不活性ガス供給手段を上記被処理体の中心から外周
    に向かってスキャン移動する移動機構と、 上記回転保持手段の回転と、不活性ガス供給手段のスキ
    ャン移動とを制御する制御手段と、 上記被処理体に供給する不活性ガスの温度を冷却する冷
    却手段とを具備することを特徴とする液処理装置。
  8. 【請求項8】 請求項7記載の液処理装置において、 上記不活性ガス供給手段のガス吹出し口を、不活性ガス
    供給手段のスキャン移動方向に向けて傾斜してなる、こ
    とを特徴とする液処理装置。
  9. 【請求項9】 請求項8記載の液処理装置において、 上記制御手段の信号に基づいて、上記不活性ガス供給手
    段を、上記被処理体の中心近傍で垂直状態から徐々に傾
    斜移動させ、所定角度になった後にスキャン移動させる
    ように形成してなる、ことを特徴とする液処理装置。
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